CN113279822A - 一种汽轮发电机组键相信号测量装置及测量方法 - Google Patents

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张恒
张卫军
陈旭东
卫大为
赵博
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韩传高
马晓珑
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Abstract

一种汽轮发电机组键相信号测量装置及测量方法，包括转子，所述转子上安装有开槽抱箍，所述开槽抱箍表面开有测量槽，所述测量槽上正对设置有电涡流键相传感器，所述电涡流键相传感器固定在传感器支架上，电涡流键相传感器与前置器输入端相连，前置器的输出端与数据采集设备一端连接，数据采集设备另一端与计算机连接。本发明针对未配置键相信号的汽轮发电机组提供一种可以实现键相信号长期、连续稳定测量的测量装置和测量方法，结合振动传感器就能准确获得振动相位。

Description

一种汽轮发电机组键相信号测量装置及测量方法
技术领域
本发明涉及振动信号测量技术领域，具体涉及一种汽轮发电机组键相信号测量装置及测量方法。
背景技术
振动在汽轮发电机组故障中占了很大比例，是影响设备安全、稳定、经济运行的重要因素。振动是汽轮发电机组的安全评估的重要指标，直接反映了汽轮发电机组的健康状况。振动相位是处理质量不平衡等引起的振动故障的关键参数，而准确获得振动相位的关键在于获取键相信号。
通常，大型汽轮发电机组都在机头或机尾安装了相应的键相传感器用于键相信号测量。但很多小型汽轮发电机组(尤其是200MW以下的机组)在设计时未配置键相信号测量装置，导致后续运行中出现振动故障时无法测量振动相位，难以判断振动故障原因并进行治理。目前，当汽轮发电机组出现振动故障、需要获取键相信号和振动相位时，通常先停机，然后在裸露的轴上贴反光条，布置光电键相传感器，并将键相信号和振动信号一起接入数据采集设备，开机进行测试。这种方法要求测试前必须先停机，需要专门安排检修工期，每一次测试前都需要重新贴反光条，且反光条容易破损、沾污或脱落，造成无法获得准确的或无法获得键相信号。另外，如果与反光条同一圆周的转子表面上存在油污或凹坑，也会严重影响键相信号的准确度。随着安全生产要求和意识的提高，振动作为汽轮发电机组安全评估的重要指标，通常需要进行长期、连续稳定测量，而这种方法无法满足长期、连续稳定测量的要求。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种汽轮发电机组键相信号测量装置及测量方法，针对未配置键相信号的汽轮发电机组提供一种可以实现键相信号长期、连续稳定测量的测量装置和测量方法，结合振动传感器就能准确获得振动相位。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种汽轮发电机组键相信号测量装置，包括转子1，所述转子1上安装有开槽抱箍2，所述开槽抱箍2表面开有测量槽4，所述测量槽4上正对设置有电涡流键相传感器5，所述电涡流键相传感器5固定在传感器支架上，电涡流键相传感器5与前置器6输入端相连，前置器6的输出端与数据采集设备7一端连接，数据采集设备7另一端与计算机8连接。
优选的，所述数据采集设备7通道数不少于2。
优选的，开槽抱箍2采用两个半圆环形式，并通过螺栓3连接紧固。
优选的，所述测量槽4为矩形槽，凹槽应满足以下要求：产生的脉冲信号峰值不小于5V，测量槽4深度为0.8～2mm，宽度6～10mm，轴向长度30～80mm。
优选的，所述电涡流键相传感器5沿转子1径向布置，布置在转子1的水平或垂直方向上。
一种汽轮发电机组键相信号测量装置的测量方法，包括以下步骤；
当汽轮发电机组运行时，转子1高速旋转，数据采集设备7会接收到传感器的输出的键相信号和振动信号；
步骤(1)，数据采集设备7记录键相信号下降沿出现时刻为初始时刻t0；
步骤(2)：初始时刻t0后，振动信号第一个正峰值出现的时刻t1，时间间隔为Δt，见式(1)：
Δt＝t1-t0 (1)
步骤(3)，初始时刻t0后，振动信号第二个正峰值出现的时刻为t2，两个正峰值出现的时间间隔为T，见式(2)：
T＝t2-t1 (2)
步骤(4)，计算振动相位
Figure BDA0003070299370000031
单位为度(°)，见式(3)：
Figure BDA0003070299370000032
本发明的有益效果：
(1)本发明采用开槽抱箍和电涡流键相传感器为未配置键相信号的汽轮发电机组提供了一种可以实现键相信号长期、连续稳定测量的测量装置和测量方法。获得稳定的键相信号后，结合振动传感器能准确获得振动相位，可以实现汽轮发电机组振动实时监测，及早发现机组的振动异常。
(2)本发明可长期、连续准确测量键相信号和振动相位，大大提高振动故障判断和治理的成功率，工艺上减少了反复贴反光条及架设临时光电键相传感器的复杂步骤和所需工时。
附图说明
图1为开槽抱箍结构示意图。
图2为键相信号测量装置连接示意图。
图3为实施例2的连接示意图。
图4为键相信号波形示意图。
图5为振动相位测量原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1：如图2所示，一种汽轮发电机组键相信号测量装置及测量方法，包括开槽抱箍2、电涡流键相传感器5、前置器6，以及数据采集设备7。首先在转子1上安装如图1所示的开槽抱箍2，开槽抱箍2表面开有测量槽4，将电涡流键相传感器5正对测量槽4，并固定在传感器支架上，然后将电涡流键相传感器5与前置器6相连，前置器6的输出端与数据采集设备7连接，数据采集设备与计算机8连接。当汽轮发电机组运行时，转子1高速旋转，每当测量槽4经过电涡流键相传感器5时，便会产生如图4所示的脉冲信号，即键相信号。该装置可实现汽轮发电机组键相信号的长期、稳定测量。
优选的，开槽抱箍2采用两个半圆环形式，并通过螺栓3连接紧固。
优选的，开槽抱箍2上的测量槽4为矩形槽，凹槽应满足以下要求：产生的脉冲信号峰值不小于5V，测量槽4深度为0.8～2mm，宽度6～10mm，轴向长度30～80mm。
优选的，电涡流键相传感器5沿转子1径向布置，布置在转子1的水平或垂直方向上。
实施例2：如图3所示，一种汽轮发电机组键相信号和振动相位测量装置及测量方法，包括开槽抱箍2、电涡流键相传感器5、电涡流键相传感器前置器6、振动传感器9、振动传感器前置器10，以及数据采集设备7。首先在转子1上安装如图1所示的开槽抱箍2，开槽抱箍表面开有测量槽4，将电涡流键相传感器5正对测量槽4，并固定在传感器支架上，然后将电涡流键相传感器5与前置器6相连。沿转子1径向方向安装振动传感器10，并固定在传感器支架上，然后将振动传感器9与前置器10相连。将前置器6和前置器10的输出端与数据采集设备7连接，数据采集设备与计算机8连接。数据采集设备通道数不少于2。
优选的，开槽抱箍2采用两个半圆环形式，并通过螺栓3连接紧固。
优选的，开槽抱箍2上的测量槽4为矩形槽，凹槽应满足以下要求：产生的脉冲信号峰值不小于5V，测量槽4深度为0.8～2mm，宽度6～10mm，轴向长度30～80mm。
优选的，电涡流键相传感器5沿转子1径向布置，布置在转子1的水平或垂直方向上。
当汽轮发电机组运行时，转子1高速旋转，数据采集设备会接收到传感器的输出的如图5所示的键相信号和振动信号。该装置可长期、连续准确测量键相信号和振动相位，准确测量振动相位的方法包括以下步骤：
步骤(1)，数据采集设备记录键相信号下降沿出现时刻为初始时刻t0；
步骤(2)：初始时刻t0后，振动信号第一个正峰值出现的时刻t1，时间间隔为Δt，见式(1)：
Δt＝t1-t0 (1)
步骤(3)，初始时刻t0后，振动信号第二个正峰值出现的时刻为t2，两个正峰值出现的时间间隔为T，见式(2)：
T＝t2-t1 (2)
步骤(4)，计算振动相位
Figure BDA0003070299370000061
单位为度(°)，见式(3)：
Figure BDA0003070299370000062
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种汽轮发电机组键相信号测量装置，其特征在于，包括转子(1)，所述转子(1)上安装有开槽抱箍(2)，所述开槽抱箍(2)表面开有测量槽(4)，所述测量槽(4)上正对设置有电涡流键相传感器(5)，所述电涡流键相传感器(5)固定在传感器支架上，电涡流键相传感器(5)与前置器(6)输入端相连，前置器(6)的输出端与数据采集设备(7)一端连接，数据采集设备(7)另一端与计算机(8)连接。
2.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组键相信号测量装置，其特征在于，所述数据采集设备(7)通道数不少于2。
3.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组键相信号测量装置，其特征在于，开槽抱箍(2)采用两个半圆环形式，并通过螺栓(3)连接紧固。
4.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组键相信号测量装置，其特征在于，所述测量槽(4)为矩形槽，凹槽应满足以下要求：产生的脉冲信号峰值不小于5V，测量槽(4)深度为0.8～2mm，宽度6～10mm，轴向长度30～80mm。
5.根据权利要求1所述的一种汽轮发电机组键相信号测量装置，其特征在于，所述电涡流键相传感器(5)沿转子(1)径向布置，布置在转子(1)的水平或垂直方向上。
6.基于权利要求1-5任一项所述的一种汽轮发电机组键相信号测量装置的测量方法，其特征在于，包括以下步骤；
当汽轮发电机组运行时，转子(1)高速旋转，数据采集设备(7)会接收到传感器的输出的键相信号和振动信号；
步骤(1)，数据采集设备(7)记录键相信号下降沿出现时刻为初始时刻t0；
步骤(2)：初始时刻t0后，振动信号第一个正峰值出现的时刻t1，时间间隔为Δt，见式(1)：
Δt＝t1-t0 (1)
步骤(3)，初始时刻t0后，振动信号第二个正峰值出现的时刻为t2，两个正峰值出现的时间间隔为T，见式(2)：
T＝t2-t1 (2)
步骤(4)，计算振动相位
Figure FDA0003070299360000021
单位为度(°)，见式(3)：
Figure FDA0003070299360000022
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